Question

14．实验室制备1-溴丁烷的原理为CH₃CH₂CH₂CH₂OH+NaBr+H₂SO₄$\stackrel{△}{→}$CH₃CH₂CH₂CH₂Br+NaHSO₄+H₂O，根据原理设计实验装置如图1所示．

（1）仪器D的名称为，A处玻璃棒搅拌的目的是使反应物混合均匀并充分反应，提高反应速率．
（2）1-溴丁烷的制备反应中可能有：丁醚、1-丁烷、溴化氢等副产物生成．熄灭A处酒精灯，打开a，余热会使反应继续进行．B、C装置可检验部分副产物，则判断B、C中应盛放的试剂分别是硝酸银溶液或紫色石蕊试液、溴水或酸性高锰酸钾溶液．
（3）为了精制1-溴丁烷，待烧瓶冷却后，将A装置上的玻璃棒换成温度计，关闭a，打开b，使冷水从d（填“c”或“d”）处流入，粗产品蒸馏提纯时，图2 装置中温度计位置正确的是D（填字母，下同），可能会导致收集到的产品中混有低沸点杂质的装置是AB．
（4）称取干燥、纯净的白色不容物7.36g，充分加热至不再产生气体为止，并使分解产生的气体全部进入装置A和B中，实验后装置A增重0.72g，装置B增重2.64g．白色不容物的化学式为2Mg（OH）₂•3MgCO₃或Mg₅（OH）₄（CO₃）₃．
（5）写出镁与饱和碳酸氢钠溶液反应的化学方程式：5Mg+6NaHCO₃+4H₂O=2Mg（OH）₂•3MgCO₃↓+3Na₂CO₃+5H₂↑．
Ⅲ．反应原理分析
（6）NaHCO₃ 溶液中存在如下电离平衡：H₂O?H⁺+OH^-、HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，从平衡移动角度分析实验①产生大量气泡和白色不容物的原因：Mg和H⁺反应生成氢气和镁离子，镁离子和氢氧根离子、碳酸根离子反应生成难溶物2Mg（OH）₂•3MgCO₃，则H⁺、OH^-、CO₃^2-的浓度均减小，促使上述两平衡均向右进行，实验Mg和饱和碳酸氢钠溶液产生大量气体和白色不溶物．

Answer 1

分析 （1）根据装置图可知仪器的名称，三颈烧瓶中反应物要充分混合，需要用玻璃棒搅拌，同时搅拌可加快反应速率；
（2）CH₃CH₂CH₂CH₂OH在浓硫酸条件下加热可以生成1-丁烯或丁醚等，图1中B、C可分别用来检验反应产生的气态产物溴化氢、1-丁烯等；
（3）根据冷却时采用逆流，冷却效果较好判断，蒸馏是温度计的水银球位置应与蒸馏烧瓶支管口平齐，如果低于蒸馏烧瓶支管口，则会收集到低沸点的物质；
（4）根据B中碱石灰质量的增加量就是生成的二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量计算出碳酸镁的质量，剩余的就是氢氧化镁的质量，据此计算出白色不溶物的化学式；
（5）根据分析、计算可知，镁与碳酸氢钠溶液反应生成2Mg（OH）₂•3MgCO₃、碳酸钠和氢气，据此写出反应的化学方程式；
（6）依据碳酸氢钠溶液中存在碳酸氢根离子电离和水的电离平衡，镁和氢离子反应促进电离平衡正向进行，镁离子和氢氧根离子和碳酸根离子形成沉淀分析．

解答 解：（1）根据装置图可知仪器D为直形冷凝管，三颈烧瓶中反应物要充分混合，需要用玻璃棒搅拌，同时搅拌可加快反应速率，所以玻璃棒的作用为使反应物混合均匀并充分反应，提高反应速率，
故答案为：直形冷凝管；使反应物混合均匀并充分反应，提高反应速率；
（2）CH₃CH₂CH₂CH₂OH在浓硫酸条件下加热可以生成1-丁烯或丁醚等，所以可能有的杂质为丁醚等，图1中B、C可分别用来检验反应产生的气态产物溴化氢、1-丁烯，B中装硝酸银溶液或紫色石蕊试液用来检验溴化氢，C装置中装入溴水或酸性高锰酸钾溶液用来检验1-丁烯，
故答案为：丁醚；硝酸银溶液或紫色石蕊试液；溴水或酸性高锰酸钾溶液；
（3）根据冷却时采用逆流，冷却效果较好，所以冷水应从d处流入，蒸馏是温度计的水银球位置应与蒸馏烧瓶支管口平齐，所以D装置正确，如果低于蒸馏烧瓶支管口，则会收集到低沸点的物质，所以AB装置符合题意，
故答案为：d；D；AB；
（4）B中碱石灰质量的增加量就是生成的二氧化碳的质量，所以生成二氧化碳的质量为2.64g，设碳酸镁的质量为x，则：
MgCO₃+2HCl═MgCl₂+H₂O+CO₂↑
84                   44
x                   2.64g
x=$\frac{2.64g×84}{44}$=5.04g，
所以氢氧化镁的质量为：7.36g-5.04g=2.32g，
氢氧化镁与碳酸镁的物质的量之比为：$\frac{2.32g}{58g/mol}$：$\frac{5.04g}{84g/mol}$=0.4mol：0.6mol=2：3，
则白色不溶物的化学式为：2Mg（OH）₂•3MgCO₃或Mg₅（OH）₄（CO₃）₃，
故答案为：2Mg（OH）₂•3MgCO₃或Mg₅（OH）₄（CO₃）₃；
（5）根据以上分析可知，镁与饱和碳酸氢钠溶液反应生成2Mg（OH）₂•3MgCO₃沉淀、Na₂CO₃和H₂，反应的化学方程式为：5Mg+6NaHCO₃+4H₂O=2Mg（OH）₂•3MgCO₃↓+3Na₂CO₃+5H₂↑，
故答案为：5Mg+6NaHCO₃+4H₂O=2Mg（OH）₂•3MgCO₃↓+3Na₂CO₃+5H₂↑；
（6）NaHCO₃溶液中存在平衡，HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-、H₂O?H⁺+OH^-，Mg和H⁺反应生成氢气和镁离子，镁离子和氢氧根离子、碳酸根离子反应生成难溶物Mg（OH）₂•2MgCO₃，则H⁺、OH^-、CO₃^2-的浓度均减小，促使上述两平衡均向右进行，
故答案为：Mg和H⁺反应生成氢气和镁离子，镁离子和氢氧根离子、碳酸根离子反应生成难溶物2Mg（OH）₂•3MgCO₃，则H⁺、OH^-、CO₃^2-的浓度均减小，促使上述两平衡均向右进行，实验Mg和饱和碳酸氢钠溶液产生大量气体和白色不溶物．

点评 本题考查了探究物质组成、测量物质的含量的方法，题目难度较大，试题涉及的内容较多、综合性较强，注意掌握探究物质组成、测量物质含量的方法，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．